植物智能養護系統研究與設計

楊果仁 孫浩然 蔡順燕

【摘 ?要】論文設計的植物智能養護系統主要以STC89C52單片機為主控芯片，包括溫度采集模塊、濕度采集模塊、光照采集模塊、紅外線模塊、語音模塊、串口屏模塊。通過光照控制裝置和濕度控制裝置可以檢測植物的濕度、溫度、光照強度3個因素是否低于或高于設定值，進而根據結果進行澆水、施光等操作，最終在串口屏顯示環境溫度、濕度、光照強度及植物生長狀況數據，同時進行語音播報及報警。通過調試，該系統性能穩定。

【Abstract】The plant intelligent maintenance system designed in this paper mainly uses STC89C52 single chip microcomputer as the main control chip， including temperature acquisition module， humidity acquisition module， light acquisition module， infrared module， voice module， serial port screen module. Through the light control device and humidity control device， we can detect whether the humidity， temperature and light intensity of the plant are lower or higher than the set value， and then according to the results for watering， lighting and other operations， and finally display the environmental temperature， humidity， light intensity and plant growth status data in the serial screen， and carry out voice broadcast and alarm. Through debugging， the performance of the system is stable.

【關鍵詞】STC89C52單片機;串口屏;語音模塊;傳感器

【Keywords】STC89C52 single chip microcomputer; serial screen; voice module; sensor

【中圖分類號】S126 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）07-0195-02

1 引言

隨著科學的不斷發展和人們生活水平的不斷提高，人們對于生活質量的要求也越來越高，種植植物成為家庭生活中的一部分。人們種植植物的目的大多是陶冶情操，提高室內外的空氣質量，給自己制造一個良好的生活環境。但由于人們生活節奏快和經常出差等緣故，不能按時為植物澆水會造成花卉死亡，為科學養護植物，人們想了很多辦法，但是效果不佳。市面上裝置很多，但功能單一且不完善，沒有達到用戶滿意的產品需求。為此，論文設計出了一款較為完善并且滿足大部分客戶需求的植物智能養護系統。論文以STC89C52單片機為核心，通過傳感器采集外部數據，利用A/D將數據轉換后傳輸給單片機，將數據和內部設定數據進行比對，根據結果進行澆水、施光等操作，最終在串口屏顯示環境溫度、濕度、光照強度及植物生長狀況數據，達到智能養護植物的功能。

2 系統整體方案

系統結構主要由STC89C52單片機、傳感器、串口屏、語音模塊組成。溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器檢測外部環境的數據，然后數據以模擬信號的形式送入ADC轉換器變成數字信號輸入給單片機，輸入的數字信號和系統內部設定的標準進行比對，由語音模塊將結果播報出來，當外界溫度、濕度、光照強度低于系統設定標準則進行加溫、加濕、加光等操作，直至滿足系統設定的標準，反之相同。

3 主要電路設計

3.1 光敏電阻傳感器

根據光照強度的不同，光敏電阻傳感器兩端的電壓值會隨之變化。采集到的電壓值通過AD轉換器就可以表示當前的光照強度。將當前的光照強度傳輸給LM393比較器，讓其與內部設定的閾值作比較可輸出高低電平，滑動變阻器調節可以調節該閾值。

3.2 紅外傳感器模塊

如圖2所示，紅外傳感器模塊的發射是為了感知周圍環境的某些方面，其工作方式為發射器即紅外發射二極管不斷向外界發射紅外線，當發射出的紅外線因為沒有檢測到外部環境中的被檢測物體而反射回來時，與其相連的光敏三極管一直處于關斷狀態，此時模塊的輸出端為低電平;當被檢測物體出現在檢測范圍內時，紅外線被反射回來且強度足夠大，此時模塊的輸出端為高電平，電阻和輸出電壓將隨接收到的紅外光的大小而成比例變化。

3.3 濕度傳感器模塊

如圖3所示，將J1兩個插片插在土壤里面，根據我們事先的調查和測試，我們知道了固定放置在比較濕潤的土壤的探針間的電阻在幾百歐，用來測量和收集電壓值的是AC口，當測量到土壤濕度較低或者干旱時，探針間電阻接近無窮大，也就意味著AC值就相當于是VCC值，當土壤濕度大時，此時探針鍵電阻會減少到幾千甚至幾百歐，此時AC的電壓值會根據探針鍵檢測到的阻值來變化。LM393是一個比較器，通過R1設置一個標準值，當濕度大（AC值?。?，OUT輸出低電平;當濕度低（AC值大），OUT輸出高電平。OUT信號的輸出可以直接用來粗略估算濕度大小。通過AD轉換器將AC數值轉換成數字信號，由此給我們一個直觀的數值來感知土壤的濕度情況。L1用來看電路是否接通，L2濕度?。ˋC值大）滅，濕度大（AC值?。┝痢?/p>

4 軟件設計

本設計采用STC89C52單片機為主控芯片，在最初設定好最初的數值，然后由傳感器檢測當前環境狀況，傳感器將檢測到的環境狀況以模擬信號的形式傳輸給ADC轉換器，由ADC轉換器將模擬信號轉換給數字信號，然后傳輸給單片機，單片機將數字信號和設定好的標準進行比對，通過澆水、打開生長燈、加溫等一系列操作使得外界環境狀況和預期值相同，同時通過串口在串口屏上顯示數據。

5 結論

該植物智能養護系統可以實現以下功能：當按下系統開機鍵，溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、紅外傳感器進行外界環境狀況的檢測，并將檢測結果在顯示屏上顯示，同時檢測到的數據和系統內部設定好的數據進行比對，當低于或高于系統內部設定好的數據時，語音播報進行播報，在主控芯片的控制下系統進行加水、打開生長燈等一系列的操作，使外界環境狀況到達預期的目的。

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